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2013 年 2 月 1 日
 

太陽系的前世今生 (32): 渾沌膨脹的宇宙起源觀點

提供者 : 陳輝樺 (NMNS )  

說明 : 在上周裡,我們介紹了 大霹靂 (Big Bang) 學說的依據是建立在「愛因斯坦的廣義相對論」 (General Relativity) 數學方程和在大尺度觀測下宇宙該呈現均質且各向同性 (homogeneity and isotropy) 「宇宙學原理」 (The Cosmological Principle) 哲理規範的兩個基本假設通則。 換言之,大霹靂學說理論建立在物理定律的普適性和宇宙該呈現均質且各向同性宇宙學原理之兩大假設基礎上。 在觀測上,大霹靂學說所推論由一點爆發、均質且各向同性的膨脹、宇宙背景的微波輻射等 3 個強而有力的證據, 使得大霹靂學說在近代的天文史中成為宇宙論的主流思維。在科學領域裡,任何的假設與學說總是需要歷經重重的挑戰與驗證。 相同地,大霹靂學說也該能被哲理、方程、觀測等多元的考驗。 我們首先除了探討大霹靂以來膨脹大小的「視界問題」(Horizon problem)、「曲面空間平坦問題」(Flatness problem)、 「原始物質豐度 」(Abundance of primordial elements) 問題, 也簡介了有別於大霹靂學說的 準穩定態宇宙模型 (Quasi-Steady State model) 、 牛頓力學改良式宇宙模型  (Modification Of Newtonian DynamicsMOND)、 遲緩光 (Tired light,或稱累之光) 模型、 電漿宇宙模型 (non-standard plasma cosmology) 等不同的宇宙模型學說。似乎,這些模型的差異仍僅是依據著觀測到的宇宙現有現象,進行自圓其說的現象學推測。 至於,宇宙的起源問題 (The origin of the universe) 仍待再進一步的哲理探討囉。

            大霹靂學說發展至今,很明顯地它的重點應該是描述著宇宙隨時間 的演化,而並未明確指出大夥關心的宇宙起源問題。換言之,大霹靂為什麼會發生?大霹靂之前是怎樣的狀況?大霹靂發生當時是甚麼樣的景觀?還有其他的大霹靂可能嗎?•••等等環繞著大霹靂初期前後的疑惑,仍然是目前公開探究的話題。神創論者 (Creationists)往往爭議著這個科學不能解釋起源,但正遵循現存宇宙規律的到底是甚麼?最終不得不,宇宙的起源問題仍然僅是停留在邏輯的主題進行理論探討,找出邏輯可以解釋現有證據的模式,目前,絕大多數的這些模型仍然是高度不確定性,但一些當前可能的觀點仍值得介紹。

            1983 年俄裔美籍宇宙學家安德烈•林德 (Andrei Linde,1948. -) 修正美國理論物理學家、宇宙學家阿蘭•哈維•古斯 (Alan Harvey Guth,1947.2.27. -) 於 1979 年所提的暴脹宇宙模型 (inflationary universe theory),首倡渾沌膨脹 (chaotic inflationEternal Inflation) 宇宙模型。他主張 膨脹的開始 不是發生在我們的宇宙之內,而是持續無限地從主要膨脹區域的「關閉芽」(budding off) 小宇宙暴脹出來,如上圖模擬所示。這些「泡沫」宇宙本身,可能就是擁有浩瀚的距離、以及由呈指數級暴脹區域而彼此斷開連接的單獨空間,此模型以類似無限回歸的方式解決了「是什麼在宇宙大霹靂之前?」的問題。換言之,我們的宇宙是在無限過去的一些任意時間於一些其他宇宙暴脹事件中創建出來的。

明日主題 : 太陽系的前世今生 (33): 旋論鏡像的宇宙起源觀點
天文史上的今天 : 1958 年 2 月 1 日,美國物理學家柯林頓•戴維森(Clinton Joseph Davisson,1881.10.22.-1958.2.1.) 逝世 。他曾在貝爾實驗室長期工作,與美國物理學家雷斯特·革末 (Lester Germer,1896.10.10.-1971.10.3.)共同發現電子繞射現象 (electron diffraction),證實了量子力學正確性裡的物質的波粒二象性 (wave-particle duality of matter)。因此於 1937 年和同時獨立發現電子繞射現象的英國物理學家喬治•佩吉特•湯姆森 (George Paget Thomson,1892.5.3.-1975.9.10.) 一起榮獲諾貝爾物理學獎。  
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                        蘇明俊 (樹德科技大學  休閒事業管理系)

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